Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về công nghệ cảm biến TEDS theo định nghĩa của IEEE-1451. Ở cuối bài viết này, bạn sẽ:
Are you ready to get started? Let’s go!
TEDS là gì?
TEDS là từ viết tắt của Transducer Electronic Datasheet. Nó là một thiết bị EEPROM được nhúng trong đầu nối của cảm biến hoặc cảm biến có chứa thông tin như số sê-ri, ngày hiệu chuẩn và các yếu tố hiệu chuẩn khác. TEDS được giới thiệu là IEEE P1451 và là một cách tiêu chuẩn hóa để lưu trữ thông tin chính về đầu dò, cảm biến và bộ truyền động.
TEDS cho phép các cảm biến hoạt động theo kiểu "plug and play" thực sự, loại bỏ một số hoặc tất cả các mục nhập thủ công trong quá trình thiết lập và đảm bảo rằng các cài đặt chính xác được áp dụng. Bạn có thể nghe thấy chúng còn được gọi là "cảm biến thông minh – smart sensors".
TEDS chip DS2431
Hãy tưởng tượng một EEPROM nhỏ không ổn định được cài đặt bên trong cảm biến chứa thông tin như:
Hệ thống đo lường có thể đọc thông tin này khi cảm biến được kết nối, giúp đơn giản hóa việc thiết lập cảm biến—thông tin thêm về điều đó trong phần tiếp theo.
TEDS được Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) phát triển như một phần của tiêu chuẩn “bộ chuyển đổi thông minh” dành cho cảm biến và bộ truyền động của họ. Tiêu chuẩn xác định giao thức truyền thông kỹ thuật số để đọc và ghi dữ liệu vào cảm biến. Để biết thông tin chuyên sâu, vui lòng tham khảo IEEE Std 1451.4 (2004)™, đôi khi được gọi đơn giản là IEEE 1451.
Vì là tiêu chuẩn mở nên các thiết bị TEDS phải đa nền tảng và có thể hoán đổi cho nhau bất kể nhà sản xuất. Thông tin kỹ thuật chuyên sâu có sẵn từ IEEE tại P1451.4 - Tiêu chuẩn cho giao diện đầu dò thông minh cho cảm biến và thiết bị truyền động--Giao thức truyền thông chế độ hỗn hợp và định dạng bảng dữ liệu điện tử đầu dò (TEDS).
Các loại thiết bị TEDS
Có hai loại thiết bị IEEE 1451.4 TEDS:
Tính linh hoạt của TEDS được thể hiện qua việc hỗ trợ các giao thức truyền thông hỗn hợp như Loại 1 và Loại 2 ở trên. Hệ thống Dewesoft DAQ có thể đọc cả hai loại cảm biến TEDS.
Hãy khám phá Hệ thống thu thập dữ liệu kỹ thuật số, hiện đại của Dewesoft với khả năng tương thích hoàn toàn với TEDS.
Mục đích của TEDS là gì?
Hãy tưởng tượng bạn là một kỹ sư kiểm tra và bạn đang thiết lập một bài kiểm tra phương thức. Bạn phải kết nối 100 gia tốc kế với hệ thống đo lường. Sau khi kết nối vật lý được thực hiện, bạn phải chạy phần mềm của hệ thống DAQ và thiết lập từng cảm biến riêng lẻ, chọn mức tăng chính xác, nhập các đơn vị kỹ thuật, áp dụng tỷ lệ thích hợp và có thể cả các hệ số bù, đặt tên cho từng kênh, v.v.
Số kilômét cáp được sử dụng cho một số thử nghiệm. Bạn có muốn theo dõi từng cái để đảm bảo rằng cảm biến ở đầu bên kia chính là cảm biến mà bạn nghĩ không?
Quá trình này sẽ mất hàng giờ tham khảo kỹ lưỡng giữa datasheet của từng cảm biến và phần mềm hệ thống DAQ và đôi khi phải dò tìm các cáp tín hiệu từ cảm biến đến hệ thống DAQ để đảm bảo không có cáp nào bị tráo đổi. Loại công việc thủ công và nhập dữ liệu này tốn kém về thời gian (và do đó là tiền bạc) và cũng dễ bị lỗi.
Bây giờ hãy tưởng tượng một kịch bản rất khác. Bạn kết nối từng gia tốc kế. Phần mềm của hệ thống thu thập dữ liệu sẽ tự động liên lạc với cảm biến và đọc thông tin TEDS. Nó khớp cảm biến đó với cơ sở dữ liệu cảm biến tích hợp, sau đó thiết lập kênh hoàn toàn tự động, áp dụng các đơn vị kỹ thuật và tỷ lệ chính xác, mức tăng điều hòa tín hiệu và các cài đặt khác. Công việc lẽ ra phải mất hàng giờ nếu không có công nghệ TEDS đột nhiên giảm xuống chỉ còn vài phút.
Tiết kiệm thời gian, tiết kiệm tiền và loại bỏ lỗi của con người là mục đích chính của TEDS. Nó cũng hỗ trợ các yêu cầu hiệu chỉnh ISO 9001 và QS 9000.
TEDS có gây hại cho hiệu suất của cảm biến không?
Chip TEDS không có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của cảm biến. Bản thân các con chip rất nhỏ và thêm rất ít khối lượng vào cảm biến, vì vậy trong trường hợp gia tốc kế mà khối lượng cảm biến là một yếu tố hoặc khi cảm biến quá nhỏ, con chip có thể được tích hợp vào đầu nối nên không có vấn đề gì.
Như đã đề cập ở trên, trong các thiết bị TEDS Loại 1, đường tín hiệu tương tự mà cảm biến sử dụng để xuất dữ liệu của nó cũng mang thông tin TEDS. Nhưng một lần nữa, điều này không ảnh hưởng đến tín hiệu vì chip TEDS chỉ được đọc bởi bộ điều hòa tín hiệu của hệ thống DAQ khi cảm biến không được sử dụng để đo dữ liệu, ví dụ: trong quá trình thiết lập hệ thống, khi điện áp phân cực ngược được sử dụng trong thời gian ngắn trong quá trình thiết lập hệ thống. lên để đọc (hoặc ghi vào) chip.
Những thông số nào có thể được lưu trữ trong chip TEDS?
Tiêu chuẩn TEDS xác định nhiều phần thông tin có thể được lưu trữ trên chip. Ngoài ra, nó còn xác định nhiều mẫu được sử dụng cho nhiều loại cảm biến khác nhau và để chứa thông tin hiệu chuẩn.
Bốn loại thông tin TEDS cơ bản:
Những cảm biến nào có thể được trang bị TEDS?
Mọi cảm biến đều có thể được trang bị TEDS. Bạn có thể nghĩ rằng có một số cảm biến quá nhỏ đến mức không thể chứa EEPROM bên trong chúng, điều này đúng. Ngoài ra, có những cảm biến, giống như các gia tốc kế rất nhỏ, hiệu suất của chúng sẽ bị ảnh hưởng bất lợi nếu khối lượng tăng thêm của EEPROM. Ngoài ra còn có các cảm biến được thiết kế để sử dụng trong những môi trường khắc nghiệt mà EEPROM không thể chịu được.
Điều đó hoàn toàn đúng, nhưng EEPROM có thể được cài đặt thay thế trong đầu nối (hoặc đôi khi là cáp) sẽ cắm vào hệ thống DAQ. Do đó, ngay cả gia tốc kế nhỏ nhất cũng có thể được điều chỉnh cho TEDS, vì EEPROM không nằm bên trong cảm biến mà nằm trong đầu nối nơi nó không thể ảnh hưởng đến cảm biến và tách biệt khỏi môi trường khắc nghiệt.
Đồng thời, có những trường hợp việc thêm TEDS có thể không có ý nghĩa. Ví dụ: bạn chỉ sử dụng một cặp nhiệt điện thông dụng trong thử nghiệm của mình - việc thêm TEDS vào đó có đáng không? Có thể không.
Cái hay của công nghệ TEDS là bạn có thể áp dụng nó theo cách phù hợp với bạn và môi trường kiểm tra của bạn. Hệ thống của bạn có thể là sự kết hợp bất kỳ giữa cảm biến TEDS và không phải TEDS mà bạn thích.
Những cảm biến nào được trang bị TEDS phổ biến nhất?
Nhưng điều quan trọng cần lưu ý là mọi cảm biến đều có thể được trang bị TEDS. Những điều trên chỉ đơn giản là những điều thường gặp nhất.
TEDS hoạt động như thế nào trong hệ thống Dewesoft DAQ?
Giao diện TEDS được bật theo mặc định trong Phần mềm thu thập dữ liệu DewesoftX vì chip TEDS cũng được cài đặt trong bộ điều hợp Dewesoft DSI (Dewesoft Smart Interface).
Màn hình thiết lập kênh trong Dewesoft X hiển thị thông tin TEDS
Khi cảm biến TEDS được kết nối với hệ thống thu thập dữ liệu Dewesoft của bạn, bạn có thể mở màn hình thiết lập kênh và xem thông tin hiệu chỉnh từ cảm biến cũng như tỷ lệ, số sê-ri, v.v.
Đây sẽ là một trợ giúp lớn với bất kỳ hệ thống DAQ nào vì nó giúp loại bỏ việc phải tham khảo các tài liệu giấy và có thể gây nhầm lẫn giữa cảm biến này với cảm biến khác. Nhưng đây mới chỉ là khởi đầu cho những ưu điểm của hệ thống Dewesoft vì Dewesoft X có cơ sở dữ liệu cảm biến TEDS trên hệ thống tự động điền dữ liệu từ bất kỳ và tất cả cảm biến TEDS mà bạn kết nối với hệ thống!
Công nghệ cảm biến thông minh Dewesoft dựa trên TEDS
Mở rộng TEDS bằng cách lưu trữ cài đặt điều hòa tín hiệu DAQ
Phần mềm DewesoftX DAQ so khớp các cảm biến hiện có với mã nhận dạng duy nhất của chúng trong cơ sở dữ liệu cảm biến mà nó luôn cập nhật. Hơn nữa, bạn có thể xác định chính xác cách bạn muốn cài đặt phần cứng điều hòa tín hiệu Dewesoft khi mỗi cảm biến được kết nối với nó.
Việc triển khai TEDS của Dewesoft không chỉ đơn giản là xác định tín hiệu và áp dụng tỷ lệ chính xác - nó thực sự cho phép cấu hình phần cứng DAQ theo cài đặt của bạn, mỗi khi bạn kết nối cảm biến một cách tự động.
Có hai người chơi trong đội này: cảm biến và điều hòa tín hiệu. Chúng phải phù hợp không chỉ về mặt chức năng mà còn về mặt cài đặt. Cài đặt khuếch đại của bộ điều hòa tín hiệu phải phù hợp với mức đầu ra của cảm biến phải không? Và đó chỉ là một tham số. Vì vậy bản thân công nghệ TEDS mới chỉ là một nửa cuộc chiến.
Ưu điểm chính của cách hệ thống Dewesoft DAQ triển khai TEDS là ngoài dữ liệu cảm biến, tất cả cài đặt bộ khuếch đại (phạm vi, loại đầu vào, bộ lọc, điện áp kích thích, v.v.) đều được lưu trữ.
Những người khác đã thử điều này bằng cách tạo các mẫu độc quyền. Nhưng Dewesoft vẫn duy trì tiêu chuẩn bằng cách tận dụng thực tế là nhiều mẫu có thể được ghi vào một con chip. Dewesoft viết mẫu tiêu chuẩn trước tiên để giữ cho cảm biến của bạn tương thích với bất kỳ hệ thống DAQ nào khác. Sau đó, một hoặc nhiều mẫu bổ sung được viết cho phép hệ thống Dewesoft ghi và truy xuất tất cả các cài đặt điều hòa tín hiệu có liên quan.
Trong phần TEDS của màn hình thiết lập DewesoftX, chúng ta có thể thấy nhiều mẫu sau:
Nhiều mẫu trong phần TEDS
Bạn có thể chỉnh sửa cảm biến bằng cách nhấp vào biểu tượng khóa ở góc trên bên phải của phần này. Người quản lý kiểm tra cũng có thể đặt mật khẩu để không cho phép một số người dùng nhất định ghi thông tin TEDS vào chip.
Thay đổi đơn vị kỹ thuật
You might be wondering if TEDS locks you into the EU (engineering units) that the sensor manufacturer has defined. For example, for acceleration, you might prefer to work in [g] rather than [m/s2], or vice versa. American engineers may prefer Fahrenheit to Celsius for temperature readings, and so on.
Bạn có thể thắc mắc liệu TEDS có khóa bạn vào EU (engineering units - các đơn vị kỹ thuật) mà nhà sản xuất cảm biến đã xác định hay không. Ví dụ: cho cảm biến gia tốc, bạn có thể muốn làm việc ở [g] hơn là [m/s2] hoặc ngược lại. Các kỹ sư Mỹ có thể thích độ F hơn độ C để đo nhiệt độ, v.v.
Điều này thực sự không có vấn đề gì vì mặc dù Phần mềm DewesoftX dựa trên các đơn vị SI được tiêu chuẩn hóa để đo lường nhưng phần mềm này cũng cung cấp tính năng chuyển đổi menu thả xuống thuận tiện sang các EU khác. Vì vậy, ngay cả khi gia tốc kế TEDS mới của bạn tự thiết lập ở [m/s2], thay vào đó, bạn chỉ cần chọn “g”, rồi ghi nó vào mẫu, để g sẽ được sử dụng từ bây giờ với cảm biến này. Nhiều mẫu có thể được xác định cho mỗi cảm biến và mỗi mẫu có thể khác nhau tùy theo nhu cầu của bạn.
Dewesoft đã áp dụng đầy đủ tiêu chuẩn TEDS nhưng cũng bổ sung khả năng lưu cài đặt của bộ điều hòa tín hiệu, cho phép tự động hóa hoàn toàn việc thiết lập kênh.
Thử nghiệm và mô phỏng hiệu suất hàng hải hải quân
Ông Roberto Basti là trưởng Phòng thí nghiệm Đo lường tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Hàng hải ở Rome, Ý. Sau kinh nghiệm lâu năm với TEDS và các hệ thống DAQ Dewesoft như SIRIUS và DEWE-43, ông ấy đã nhận xét:
"Công việc của chúng tôi thay đổi khi chúng tôi biết đến công nghệ TEDS. Chúng tôi đã quen với việc cung cấp dữ liệu hiệu chuẩn cho các kỹ sư hiện trường để thực hiện phép đo nhưng giờ đây chúng tôi có thể dễ dàng lưu trữ những dữ liệu này trực tiếp trong mọi cảm biến để họ có thể tập trung vào thử nghiệm mà không cần phải lo lắng về các thông số hiệu chuẩn. Chúng tôi thích chức năng này đến mức chúng tôi đã cài đặt chip TEDS trên mọi cảm biến mà chúng tôi có."
Tôi có thể thêm TEDS vào các cảm biến không phải TEDS của mình không?
Trong một từ, CÓ. chip TEDS nhỏ hiện có trên thị trường, chẳng hạn như chip DS24B33 của Maxim, có đủ NVRAM để lưu trữ cài đặt bộ khuếch đại bên cạnh tất cả thông tin về cảm biến và đầu dò thông thường . Những con chip này thường có giá chỉ vài đô la Mỹ hoặc euro.
Bộ điều hòa tín hiệu Dewesoft STG có đường đầu vào TEDS chuyên dụng có thể được nối trực tiếp với đầu ra chip TEDS.
Cài đặt chip TEDS để sử dụng với mô-đun Dewesoft STG
Tốt nhất bạn nên lắp chip TEDS bên trong đầu nối của cảm biến thay vì bên trong chính cảm biến. Ví dụ: lấy một máy đo biến dạng - một miếng giấy bạc phẳng không có “bên trong”. Nhưng nó thường có đầu nối DSUB tương đối lớn cắm vào bộ điều hòa tín hiệu của hệ thống DAQ. Đây là nơi hoàn hảo để lắp đặt chip TEDS vỏ TO-92 nhỏ.
Chip TEDS có thể được lập trình với thông tin cảm biến bằng phần mềm thu thập dữ liệu Dewesoft X hoặc trình chỉnh sửa TEDS editor available có sẵn miễn phí từ Dewesoft.
Phần mềm biên tập TEDS Dewesoft 1. Giao diện, 2. Thiết bị TEDS và 3. Mẫu TEDS
Ưu điểm của TEDS
Tóm tắt
TEDS là một khả năng mạnh mẽ và cực kỳ hữu ích khi triển khai số lượng lớn cảm biến. Đó là một cảm biến nhỏ có thể được lắp vào bất kỳ loại cảm biến nào hoặc bên trong đầu nối hoặc cáp của cảm biến đó. Nó loại bỏ việc thiết lập kênh và cảm biến thủ công tẻ nhạt, tiết kiệm thời gian và tiền bạc cũng như giảm thiểu lỗi của con người khi thực hiện.
Đó là một tiêu chuẩn đa nền tảng đã được chứng minh và được hỗ trợ bởi hàng trăm nhà sản xuất cảm biến và hệ thống DAQ. TEDS là một phần tiêu chuẩn của Phần mềm DewesoftX DAQ, được sử dụng trên toàn bộ dòng sản phẩm Dewesoft.
